滤波器属于什么行业分类标准(滤波器的种类及应用范围)

无论滤波器如何分类，以及采用何种技术方案，滤波器在任何一个电路中都是承载四大基础功能：低通、高通、带通、带阻。低通： 阻止高于某个频率的所有频率并允许所有其他频率通过（和高通相对）。高通： 允许高于某个频率的所有频率通过，并阻止所有其他频率（和低通相对）。带通： 允许两个频率之间的所有频率通过， 并阻止所有其他频率（和带阻相对）。带阻： 阻止两个频率之间的所有频率，并允许所有其他频率通过（和带通相对）。其中，带通滤波器在信号电路应用非常广泛。

1.2. 射频前端，滤波器扮演着重要角色

在带宽方面，2G信道带宽为200kHz；3G为一般为5MHz左右；4G中的LTE-Advanced协议拥有带宽为100MHz。更高的带宽带了更快的速度，但是带宽目前作为稀缺资源，加上各种其他专用通信带宽的占用（如军用，民航通信等专用网络），为避开干扰各个频谱间还需空出一定带宽进行隔离，手机通信的可用带宽则是少之又少。各方想方设法行业节省频谱资源，如4G所用的载波聚合（CA）技术，它可以使2-5个LTE中的成员载波（带宽小，通常为20M）聚合在一起，实现最大100MHz什么的传输带宽。还如正交频分复用技术（OFDM），它将信道分成若干正交子信道，将通信信号分成多组，同时并行传输在各个子信道中，大大节省了带宽利用。除此之外还有MIMO等技术，这些技术的实施也对手机射频器件的性能还有参数提出了更高的要求。

在卫星导航射频前端系统中，定位接收器需要能够接收两个或更多不同导航卫星系统发射的信号，为处理所有这些信号，GNSS接收机对带宽、线性和抗干扰性能的要求比传统的消费类GPS接收机更高，这个需要滤波器对相应的信号进行处理。

可见，滤波器在射频前端系统中扮演重要角色。在现代通信系统中，为了抑制外界干扰信号对终端接收信号灵敏度的影响，同时抑制发射通路射频信号的带外干扰，通常需要在射频前端的接收通道和发射通道上分别配置SAW滤波器和低通滤波器，同时需要配置双工器来解决射频前端接收通道和发射通道的滤波问题。

共存滤波器：解决紧邻频带干扰问题

载波聚合：借助滤波器实现吞吐速度的提升

2. 5G通信，SAW/BAW高性能滤波器及大放异彩

SAW滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身，不仅可实现宽带宽，其体积还比传统的腔体甚至陶瓷滤波器小得多。但SAW滤波器也有局限性，一般只适用于1.5GHz以下的应用。另外它也易受温度变化的影响，当温度升高时，其基片材应用料的刚度趋于变小、声速也降低。高于1.5GHz时，TC-SAW和BAW滤波器则更具性能优势。BAW滤波器的尺寸还随频率升高而缩小，这使得它非常适合要求非常苛刻的 3G、4G以及5G应用。即便在高宽带设计中，BAW对温度变化也没有那么敏感，同时它还具有极低的插入损耗和非常陡峭的滤波器边缘。

在智能种类手机射频前端系统中，SAW/BAW滤波器、SAW/BAW双工器有时也会被当作分立器件使用、或什么者作为与部分元件的组合模块使用。尤其是在Band的搭载数量不断增加的形势下，削减制造商的RF部设计负荷、缓和设备超小型化的实际安装精度等要求越来越高。SAW/滤波器BAW滤波器在未来5-10年将是射频前端滤波系统中渗透率最高的技术。

2.2. SAW：2G/3G/4G通信较低频段的主流选择

构成SAW滤波器的基本要素是叉指式换能器（IDT）和反射器（Grating）。叉指换能器（IDT），就是在压电基片表面上形成形状像两只手的手指交叉状的金属图案，它的作用是实现声电换能。反射器（Grating）设置在SAW的传播方向，引发谐振。

2.2.2. SAW滤波器聚焦1.5GHz以下频段应用

TC-SAW已经在手机射频前端取得不少应用。以三星S7为例，美国版Galaxy S7集成了村田RF前端模组FAJ15，该模组主要针对LTE低频段，由几颗滤波器芯片组装在陶瓷基底上，包含两种SAW技术：STD-SAW（标准SAW）和TC-SAW（热补偿SAW）。其中的Band 8 LTE双工器由于其频段要求非常低的热漂移，所以必须采用热补偿SAW技术。

2.3. BAW：5G通信将采用高频技术，BAW滤波器需求将快速提升

BAW滤波器的最基本结构是两个金属电极夹着压电薄膜(在2GHz下，Quartz?substrate厚度为2um)，声波在压电薄膜里震荡形成驻波。为了把声波留在压电薄膜里震荡，震荡结构和外部环境之间必须有足够的隔离才能得到最小损耗和最大Q值。声波在固体里传播速度约为5000m/s，也就是说固体的声波阻抗大约为空气的105倍，所以99.995%的声波能量会在固体和空气边界处反射回来，跟原来的波一起形成驻波。

2.3.2. 5G通信将采用高频技术，BAW滤波器需求将快速提升

高频通信，意味着BAW滤波器需求量将快速提升

2.4. SAW/BAW趋势：小型化、高频带宽化、集成化

2.4.1. 趋势二：高频、带宽化

备注：SAW/BAW三大趋势：小型片式化；高频、宽带化；集成化。其核心内容引用出自于《声表面波滤波器技术的发展状况》，CEC二十六所，作者：吴江 曹亮。

射频频段增多，滤波器的需求量自然增多。从1G-->2G-->3G-->4G，再到5G，射频的频段不断增多，其射频器件的应用数量也快速增加。从射频前端使用滤波器的数量来看，随着频段数量的增加，射频滤波器件的需求量也相应增加。一般来讲，1个频段至少需要2个射频前端滤波器范围件，以TD-LTE/FDD LTE/TD-SCDMA/GSM终端为例，其终端若支持11个频段则需要24个射频前端滤波器件。大致来讲，早期2G网络使用的频段很少，对SAW/BAW滤波器的需求量也较少，2G手机需要的滤波器只需要16个，3G需要19个，到4G需要45个，未来5G的需求量有望增加至67个。 及

2分类.5.2. 仅手范围机终端滤波器市场就超百亿美元

根据IDC数据，2016年全球智能机销售总量为14.7亿部，2017年全球手机出货量预计增长4.2%，达到15.3亿部，到2021年将实现17.7亿的出货量。目前，智能手机的频段以3G、4G为主，预计2018年之后将开始逐步支持5G网络。这里，我们假设2018年全球智能手机出货量16亿部，每台手机所用滤波器（SAW/BAW滤波器）平均按照7美元估算，预计全球智能手机用滤波器（SAW/BAW滤波器）市场达到112亿美元。未来5G手机普及之后滤波器数量又将进一步增加，会为这一市场带来新的一轮高增长，Technavio也在研究报告中指出，射频滤波器市场2016-2020的年复合增长率可达15%，并且已经超越PA成为整个射频前端模块市场中最重要的组成部分。

Murata、TDK垄断SAW滤波器市场，Avago、Qorvo垄断BAW滤波器市场

在射频前端器件厂商中，各家厂商在不同细分领域的优势不尽相同，Murata在SAW领域优势明显，Avago在BAW领域优势明显。

3.2. 垄断背后在于工艺和专利

大致流程分为：1）金属膜沉积：制作叉指电极的金属材料常用的是铝、铜以及一些合金材料，在基片上沉积属于金属膜常常使用溅标准射、蒸发等方法。2）上胶及前烘：将光刻胶滴在基片上，基片在旋转涂胶台上高速转动，将光刻胶均匀涂覆到基片正面。将上胶后的基片放置在烘烤箱内进行前烘，除去残留在光刻胶中的溶剂，增强光刻胶的粘附性。3）曝光：用紫外光通过掩膜板照射涂有光刻胶的基片，曝光得到所需的图形。4）显影、漂洗及后烘：将经过曝光的基片放于显影液中进行显影，覆盖金属膜的基片上光刻胶被去掉的部分便露出金属膜，其它部分仍然被光刻胶所覆盖。经过漂洗后，将基片放入烘烤箱进行后烘，提高光刻胶的粘附力。5）刻蚀：刻蚀过程将没有被光刻胶覆盖的金属膜去除，有两种方法，分别为湿法刻蚀和干法刻蚀。6）去胶：将刻蚀工艺后的基片放于化学溶剂中，将光刻胶去除。通过上述工艺，可以制作出滤波器最核心的叉指换能器，然后再通过外部结构封装形成最终的声表面波滤波器。

与国外厂商比较，我国声表技术大幅落后。1965年，怀特（White）和沃尔特默（Voltmer）联合发明了叉指式换能器（IDT：Inter Digital Transducer），开启了国外厂商在声表面波滤波器的研发，1975年前后将SAW滤波器应用到电视机领域，并与1990年左右开发出手机用的SAW滤波器。而我国于上世纪七十年代起步，到2012年才开始开发出手机用的SA的W滤波器，明显落后于国外先进厂商。

3.3.2. 中电55所、中电26所、无锡好达，已突破手机用声表射频滤波器

目前，我国从事声表滤波器的公司大约还有10家左右，有一半从事军品滤波器，一半从事民品滤波器。而在手机用声表射频滤波器有突破主要是德清华莹（中电55所）、中电26所、无锡好达三家。它们成功开发了外壳尺寸为2520、2016、1814CSP封装的BAND1、BAND5、BAND8声表双工器，以及尺寸为1411、1109CSP封装的GPS、WiFi用滤波器，其产品已经在二线品牌手机厂家使用。

1）德清华莹（中电55所）

中电科技德清华莹电子有限公司始建于1978年，是国内最早研制生产铌酸锂压电晶体材料和声表面波滤波器产品的企业之一。现在是中国电子科技集团公司旗下五十五所控股的一家专业研制及制造人工晶体材料、声表面波器件及电子系列产品的企业。公司专业生产铌酸锂晶体产品、声表面波器件和其它电子产品，拥有自主知识产权。主营的铌酸锂3″、4″晶体年产18滤波器吨，加工晶片100万片及系列光学晶体产的品；年产各类声表面波标准器件1.6亿只，电子镇流器、电子变压器等照明产品600万套，大功率灯珠600万只，COB面光源及集成光源60万只。

2）中电26所

中电科技26所是国内实力非常强的商用SAW滤波器制造商。1999年以前，中电26所的产品及业务主要用于军用和国防定制配套，此后逐步民用化。中电26所已经成功研制出上千种规格的声表面波滤波器、声表面波振荡器、声表面波谐振器、声表面波延迟线、声表面波直接频率合成器、声表面波脉冲压缩组件等信号处理器件以及零组件，用于GSM/CDMA等直放站、GSM/CDMA/WCDMA/TD-SDMA 等基站的系列中频滤波器、CDMA450固定台系统的400-700MHz系列滤波器、WAN/WLL的声表面波滤波器、各类无线通信标准无线收发RF滤波器。

3）无锡好达

无锡好达主要产品包括声表面波滤波器、双工器、谐振器，应用于手机、通信基站，雷达、航天航空、汽车电子、及其它射频通讯领域。公司拥有能生产0.25um微线条芯片生产线，有能生产CSP倒装产品封装的生产线，可生产产品尺寸为1.8*1.4的双工器、1.1*0.9的滤波器，可生产1.81.4 mm 的双工器、1.10.9 mm的滤波器，其HDDB01NSB-B11、HDDB03CNSS-B11、HDDB05NSS-B11等多个型号双工器在BAND1、BAND3、BAND5等波段得到应用。公司已实现对主流手机厂商（主要客户包括中兴、宇龙、金立、三星、蓝宝、富士康、魅族等）的供货。

3.3.3. 信维通信与中电五十五所合作布局5G大时代

* 公司与中电五十五所合作并投资入股德清华莹，进入5G大时代

6月16日，信维通信发布公告：公司与中国电子科技集团公司第五十五研究所签订投资意向书，信维通信拟出资11,000万元入股德清华莹。增资完成后，公司将成为德清华莹的第二大股东。此外，本轮增资扩股之后，如德清华莹需再进行增资，五十五所、德清华莹双方保证公司拥有不少于当次增资金额的50%的优先认缴权。

信维通信与中国电子科技集团公司第五十五研究所还签订了战略合作框架协议：

1、由五十五所控股的德清华莹公司与信维通信在声表面波晶体材料和器件方面进行技术合作、联合开发、共享销售渠道。

2、五十五所与信维通信共同出资建设5G通信高频器件产业技术研究院。

3、双方出资共建GaN芯片 6寸线平台，开展 GaN 射频功率芯片的工艺开发与制造，以及 GaN 射频功率器件的封装、测试和销售。

4、双方在SiC电力电子领域进行务实合作，实现从芯片到模块的产业链全覆盖。

5、双方共同开展射频MEMS器件的设计与加工，建设面向全国开放的国家级射频 MEMS 微系统工艺制造平台。

* SAW滤波器因为制造工艺难、成本高、专利封锁等原因目前被日美巨头垄断

SAW滤波器因为其小型化、带宽化、集成化等特点被广泛应用于手机终端等设备中，其市场空间非常广阔。目前，智能手机的频段以3G、4G为主，预计2018年之后将开始逐步支持5G网络，届时预计全球智能手机用SAW滤波器市场达到百亿美元。而未来5G手机普及之后滤波器数量又将进一步增加，会为这一市场带来新的一轮高增长，Technavio也在研究报告中指出，射频滤波器市场2016-2020的年复合增长率可达15%，并且已经超越PA成为整个射频前端模块市场中最重要的组成部分。但是手机终端上的SAW滤波器因为相对于传统LC或者陶瓷滤波器来说，制作难度更大，成本更高，专利也被严格封锁，如今被日美企业如Avago、Skyworks、Qorvo以及高通等公司垄断。相比如外国厂商在1990年就开发出手机用SAW滤波器，国内厂商在2012年才开发出来，落后国外先进厂商二分类十年。

但是国内厂商也不甘落后，国内SAW滤波器产品结构正从中低档向中高档跨进，其中一些厂商也取得了相当的进步。中电五十五所作为国内最早研制SAW滤波器的企业之一，技术积累与工艺沉淀优势极为明显，可谓说是国内该领域的强中强企业，代表了国内SAW滤波器生产与研发的最高水平。

* 强强联手，信维在5G时代龙头优势更明显

本次信维通信与中电五十五所合作可谓是强强联手。中电五十五所作为以固态功率器件和射频微系统等为主业的国家重点电子器件研究所。在固态功率器件与射频微系统、光电显示与探测等领域实现了自主研发与原始创新。拥有一套完整的科研生产体系，其研发能力和产品水平处于国内领先、国际先进地位。

德清华莹是国内最早研制生产铌酸锂压电晶体材料和声表种类面波滤波器产品的企业属于之一。现在是中国电子科技集团公司旗下五十五所控股的一家专业研制及制造人工晶体材料、声表面波器件及电子系列产品的企业。公司专业生产铌酸锂晶体产品、声表面波器件和其它电子产品，拥有自主知识产权。

信维通信作为国内天线与射频器件的龙头企业从2016年就开始深度布局，该年公司成立信维微电子，主要从事射频前端器件及模组、半导体材料及微电子产品、无线通信和物联网的软硬件、通信设备微波和毫米波单片集成电路、多芯片微组装集成电路及其其它功能组件的研发、制造及销售。从该时点开始，公司按照长期的发展规划，面向5G时代的射频器件的需求，真正进入有源射频器件领域。

本次合作除了SAW滤波器的生产与研发之外，双方还在GaN、SiC等射频器件原材料方面进行了深度合作；并同出资建设5G通信高频器件产业技术研究院，专门从事5G通信用高频器件的技术研究、工艺开发和批产验证，为双方在5G通信领域的发展奠定坚实的技术基础；此外，双方还共同开展射频MEMS器件的设计与加工，建设具有国际先进水平的、集研究制造与工程化为一体的、面向全国开放的国家级射频MEMS微系统工艺制造平台。

信维通信已经在射频天线器件做到全球领先，射频技术实力突出，并具有国际化大客户平台，加上信维微电子在射频前端器件及模组领域的技术能力，我们认为，信维通信将充分利用自身行业的材料技术优势以及客户平台优势，有望在5G时代拓展高端射频器件，保持公司在射频器件领域的领先地位。

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